Kako termično cikliranje vpliva na življenjsko dobo termočlena pri vročih tekačih?

Toplotno kroženje-ponavljajoče se segrevanje in ohlajanje sistema vročega voda med zagonom, proizvodnjo in zaustavitvijo-je eden najbolj škodljivih stresorjev za termoelemente. Vsak cikel izpostavi senzor mehanskim obremenitvam zaradi različnega toplotnega raztezanja med sondo in montažno luknjo. Če je sonda izdelana iz Inconela (koeficient toplotnega raztezanja ~14×10⁻⁶/stopinjo) in je kalup iz jekla (~12×10⁻⁶/stopino), se sonda razširi nekoliko bolj kot luknja. Pri vzmetno-zasnovi ta povečana dolžina stisne vzmet in ohranja stik. Če pa je sila vzmeti nezadostna ali če je sonda togo vpeta, lahko raztezanje povzroči, da se sonda upogne, upogiba ovoj in poči notranjo mineralno izolacijo. V stotinah ciklov ta utrujenost povzroči mikro-razpoke v žicah, ki povzročajo občasna odprta vezja. Toplotno kroženje pospeši tudi oksidacijo zlitine termočlena. Vsakič, ko se senzor segreje na 350 stopinj, žice iz niklja-kroma in niklja-alumela oksidirajo na površini in postopoma spremenijo svojo sestavo. Ta oksidacija je kumulativna-skupni čas pri visoki temperaturi je pomemben, vendar je število ciklov pomembnejše, ker vsaka faza segrevanja uvaja svež kisik in ustvarja nove oksidne plasti. Oksidna plast na stičišču spremeni termoelektrične lastnosti, kar povzroči odnašanje, ki pogosto preskoči po zaustavitvi in ​​ponovnem zagonu. Poleg tega toplotno kroženje povzroči, da se mineralna izolacija (MgO) širi in krči, kar ustvarja mikro-razpoke, ki omogočajo vdor vlage med ohladi-obdobji, ko se senzor krči in vleče vlažen zrak. Vlaga zmanjša izolacijsko odpornost, kar povzroči hrup in neenakomerne odčitke. Za ublažitev škode zaradi kolesarjenja pomaga več strategij: uporabite termočlene z debelejšimi ovoji, da se uprete upogibanju; zagotovite, da je prednapetost vzmeti zadostna, vendar ne pretirana; nanesite spojino proti -sprijemanju na niti, da preprečite trganje, ki lahko povzroči zapenjanje; in uporabite rutino mehkega zagona, ki postopoma segreje razdelilnik na 150 stopinj, preden vključi polno moč, kar zmanjša toplotni šok. Nekateri obrati sprejmejo politiko, da med kratkimi prekinitvami toplotoka ne ohladijo v celoti-ohranjanje na temperaturi »pripravljenosti« 150-180 stopinj zmanjša število polnih toplotnih ciklov. Poleg tega izbira termoelementa z bolj duktilnim materialom ovoja (npr. Inconel 600 namesto nerjavnega jekla 316) izboljša odpornost proti utrujenosti. Proizvajalci pogosto določijo življenjsko dobo svojih termoelementov-običajno od 5.000 do 10.000 ciklov za standardne enote in do 20.000 za različice za težke obremenitve. Sledenje številu toplotnih ciklov (ne le obratovalnih ur) pomaga predvideti zamenjavo. Če povzamemo, toplotno kroženje je tihi ubijalec termoelementov. Z razumevanjem njegovih učinkov in izvajanjem omilitvenih ukrepov lahko oblikovalci podaljšajo življenjsko dobo senzorjev in zmanjšajo nenačrtovane izpade, zlasti v obratih, ki delujejo v več izmenah s pogostimi menjavami kalupov.